LNG 냉열 이용

왜 배우는가: LNG는 -162℃ 액화 과정에서 큰 냉열을 갖지만 대부분 버려지고 있어, 에너지 효율과 환경 측면에서 회수 기술을 이해하는 것이 실무적으로 중요하다. 냉열 활용은 온도 영역별·산업별로 나뉘어 출제되어 기술사 시험에서 반복적으로 묻는 주제다.

출제 이력: 제135회 2교시 5번, 제124회 1교시 7번, 제89회 2교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

LNG 냉열 이용은 LNG 기화 과정에서 버려지는 저온(약 -162℃) 냉열을 회수하여 냉동·발전·공기분리 등에 활용하는 기술이다.

• LNG 냉열
• 기화(재기화)
• 냉열발전
• 저온에너지 회수
• 부가에너지
• 냉열 이용 계통
• 온도 캐스케이드

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, LNG를 기체로 되돌릴 때 주변의 해수나 공기에서 열을 가져가는 대신 LNG가 가진 차가운 기운을 다른 공정에 넘겨주는 것이다. LNG는 수송을 위해 메탄을 약 -162℃까지 냉각해 액화한 것이므로, 사용 직전 기화기에서 이 냉열이 그대로 바다로 방출된다.

정식 정의는 다음과 같다. LNG 냉열 이용은 액화천연가스가 재기화되는 과정에서 방출되는 현열과 잠열을 열교환 또는 동력 변환 장치로 회수하여 저온 열원이나 동력으로 쓰는 에너지 회수 기술이다. 여기서 잠열은 기화에 필요한 열이고, 현열은 가스 온도를 올리는 데 쓰이는 열이다.

핵심 용어는 다음과 같다. 기화기는 LNG를 해수 등과 열교환시켜 기체로 바꾸는 장치다. 냉열발전은 LNG 기화 시 얻는 저온을 열원과 냉원으로 이용해 동력을 얻는 방식이다. 부가에너지는 공정 중 부수적으로 생기지만 회수하지 않으면 버려지는 에너지를 뜻한다.

냉열의 크기는 대략 다음과 같이 이해한다. 메탄의 비점은 약 -162℃이고, LNG 1kg당 약 200kcal 수준의 냉열을 가진다고 알려져 있다. 기화 잠열은 저장 조건과 조성에 따라 달라지므로 계산 시에는 해당 조성의 물성값을 쓴다.

3. 등장 배경과 필요성

LNG 도입량이 늘면서 기화 과정에서 버려지는 냉열의 규모도 함께 커졌다. 국내는 LNG를 전량 수입하므로, 버려지는 저온 에너지를 회수하는 것은 에너지 낭비를 줄이는 정책 과제가 된다. 특히 LNG 기화기에서 해수를 사용해 기화시키면 해수 온도가 낮아져 주변 생태계에 영향을 줄 수 있어, 냉열 회수는 환경 문제의 해결책이기도 하다.

기존 냉방 방식은 전기로 압축기를 구동하는 방식이 주류다. 냉열을 지역 냉방이나 냉동·냉장에 쓰면 전력 소비를 줄이고 화석연료 기반 전기 생산 의존도를 낮출 수 있다. 또 저온 에너지는 빙축열처럼 심야 전기를 저장하는 방식과 달리 공정에서 연속적으로 발생하므로 안정적인 공급원이 된다.

LNG 냉열 약 200kcal/kg 수준의 냉열이 기화 공정에서 버려지는 것이 필요성의 출발점이다. 전력 생산 측면에서는 냉열과 해수 온열을 함께 이용하는 방식이 발전 효율을 높이는 근거가 된다.

LNG 냉열 회수는 에너지 낭비와 해양 온도 영향을 동시에 줄이는 기술이다.